פריצת דרך מדעית עשויה להפוך טלפורטציה של אנשים למציאות

בסרטים וסדרות של מדע בידיוני זה מקובל לראות אדם נעלם במקום אחד ומופיע שוב במקום אחר. זה נקרא שם טלפורטציה או בעברית הִתְעַתְּקוּת או השתגרות - העברה של עצם ממקום אחד לשני בלי לעבור דרך המרחב שביניהם. אבל מה קורא מחוץ לעולם המדע הבידיוני? מדענים הוכיחו לראשונה את האפשרות של טלפורטציה בשנת 1993, כאשר צוות מ-IBM פרסם מאמר על טלפורטציה של מצב קוונטי - ולא רק של אובייקט - בכתב העת Physical Review Letters. חמש שנים לאחר מכן, פיזיקאים מהמכון הטכנולוגי של קליפורניה ומאוניברסיטת וויילס בבריטניה יישמו את התיאוריה הלכה למעשה, וביצעו טלפורטציה של פוטון (החלקיק הנושא אור) דרך מטר של כבל קואקסיאלי, שהוא סוג של קו תמסורת המשמש בדרך כלל לחיבור אותות לוויין או אינטרנט בפס רחב.

כמו מכוניות מעופפות ומסע בזמן, היכולת להעביר משהו באופן מיידי דרך חלל פיזי היא מרתקת ביותר - גם אם היא נראית בלתי אפשרית ושייכת לעולמות המדע הבדיוני. אך ישנם מדענים המשוכנעים שפריצת דרך שנעשתה לאחרונה בטכנולוגיית מחשוב קוונטי עשויה להפוך את הטלפורטציה למציאות.

עד כה, ניסויי הטלפורטציה המתקדמים ביותר התבססו על פוטונים, אך בשנת 2020, מדענים גילו שייתכן שניתן יהיה לבצע טלפורטציה של אלקטרונים במקום זאת, שיכולים לשמור על מצביהם הקוונטיים לפרקי זמן ארוכים יותר.

אז האם הובלה של חומר מורכב יותר תהיה הבאה בתור? אם נוכל להעביר חלקיקי אור ואלקטרונים מנקודה א' לנקודה ב' באופן מיידי, האם נוכל לבצע טלפורטציה של אטומים שלמים, מולקולות, תאים חיים ובסופו של דבר, אולי אפילו של נבדק אנושי אמיץ?

ואולי חשוב מכך, גם אם נוכל למצוא דרך לבצע טלפורטציה של בני אדם שלמים - האם אנחנו צריכים לעשות זאת? אחרי הכל, אין הבטחה שכל החלקיקים בתוך הגוף שלך, לאחר הרכבתם מחדש ביעד, יסתכמו באותו אחד שלם, ללא שינוי מהותי.

במגזין popularmechanics מסבירים שמחשוב קוונטי מבוסס על המדע המוזר והמרתק של שזירה קוונטית, שאין לו שום קשר לחוויה היומיומית שלנו עם מכניקה קלאסית, כמו מסות, כוחות והשפעותיהם הקשורות. השזירה שייכת לתחום מכניקת הקוונטים, שם חומר ואנרגיה בקנה מידה תת-אטומי מתנהגים בדרכים מוזרות והיא מצב שבו שני עצמים מקושרים ביניהם, כך שהתכונות או המצב של שניהם מסונכרנים, והם נשארים מסונכרנים גם כשמפרידים ביניהם. מצב התכונות הפיזיקליות בין חלקיקים שזורים - כמו מיקום, תנועה (או תנע), ספין (סחריר בעברית) או קיטוב - עובר מחלקיק אחד למשנהו, לכאורה באורח קסם וללא קשר למרחק ביניהם.

לעיקרון הטבעי הקסום הזה יש יישום מעשי מרגש מאוד בעולם האמיתי במחשוב הקוונטי. בעוד שהמחשבים של היום מבוססים על ביטים אלקטרוניים שיש להם אחד משני מצבים (1 או 0), מחשוב קוונטי פועל על קיוביטים (או ביטים קוונטיים) שקיימים בשני מצבים בו זמנית. זה נקרא סופרפוזיציה קוהרנטית (שמכונה גם מצב חתול, על שם החתול של שרדינגר, שנמצא בסופרפוזיציה קוונטית של שני מצבים קלאסיים מקרוסקופיים).

קיוביט יכול לבצע שני חישובים בו זמנית, פשוט כי הוא קיים בשני מצבי סופרפוזיציה. קישור של קיוביטים אלה יחד באמצעות שזירה קוונטית יגדיל את כוח החישוב באופן אקספוננציאלי; המחשבים הקוונטיים של היום מסוגלים להתמודד עם עומסים אדירים הרבה יותר מהר. בדוגמה אחת בלבד, מחקר משנת 2019 של גוגל מצא שחישוב מסוים יבוצע על ידי מחשב עם מעגלים קוונטים בכ-200 שניות, אך ייקח 10,000 שנים עם מחשב העל הקיים המהיר ביותר.

זה הופך את המחשוב הקוונטי לקו המחקר המעשי היחיד של שזירה עד כה - ובהרחבה, כלי לקידום הנדסת הטלפורטציה.

בין ההתפתחויות הרבות בטכנולוגיית הטלפורטציה מאז שנות ה-90, מדענים מאוניברסיטת אינסברוק באוסטריה ומהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה של ארה"ב ביצעו טלפורטציה של חלקיקים באמצעות שזירה קוונטית בשנת 2002. זוהי הפעם הראשונה שבה טלפורטציה בוצעה ללא קשר ישיר בין החלקיק המקורי לחלקיק הסופי. בשנת 2016, פיזיקאים מאוניברסיטת קלגרי בקנדה ביצעו טלפורטציה של חלקיק שישה קילומטרים דרך כבלי הנתונים של סיבים אופטיים של העיר. שנה לאחר מכן, מדענים בסין ביצעו טלפורטציה של פוטון מכדור הארץ ללוויין שמקיף מעל 186 מייל מעליו.

אולי אבן הדרך הקריטית ביותר הייתה בשנת 2012, כאשר חוקרים מאוניברסיטת וינה באוסטריה ומהאקדמיה האוסטרית למדעים ביצעו טלפורטציה של פוטונים בין שתי יבשות באיים הקנריים של ספרד - דרך האוויר הפתוח. במקום להעביר חלקיקים דרך כבל או מדיום קבוע אחר מהמקור ליעד, צוות זה דילג על טכנולוגיית הנשא. ההישג שלהם קרוב ביותר לאופן שבו אנו מדמיינים טלפורטציה במדע בדיוני.

בזכות הניסוי הזה מדענים יכולים לבסס את מדע הטלפורטציה על כוח מסתורי ששומר על המצבים הפיזיקליים של חלקיקים שונים ומרוחקים בצעד אחד. זה יאפשר לשני פוטונים ליצור מצב קוונטי יחיד למרות שהם עשויים להיות מופרדים באופן נרחב, אומר הקוסמולוג והפיזיקאי התיאורטי פול דייויס, Ph.D., מנהל מרכז Beyond באוניברסיטת אריזונה למושגים יסודיים במדע.

"זה אומר שהתוצאות של מדידות שבוצעו באופן עצמאי על כל פוטון מתואמות באופן שאינו אפשרי עבור זוגות קלאסיים של אובייקטים", הוא מסביר.

דמיינו שלושה חלקיקים: A, B ו-C. נניח ש-B ו-C שזורים, ולחלקיק A יש תכונה פיזיקלית - כמו תנועה או אנרגיה - שאתם רוצים לבצע לה טלפורטציה לחלקיק C. ראשית, אתם שוזרים את A עם B, ולאחר מכן מודדים את שניהם. אתם שולחים את המדידה ל-C - ומגלים שהמאפיין שקבעתם בחלקיק A חל כעת על חלקיק C. זה קרה מבלי ש-A או C יהיו במגע או ישפיעו זה על זה ישירות. במילים אחרות, A עבר טלפורטציה ל-C, דבר המצביע על העברת מצבים קוונטיים בין חלקיקים. לא סתם אלברט איינשטיין כינה את התופעות הללו "פעולה מפחידה מרחוק".

בשלב זה, מדענים לא קבעו את המנגנון האידיאלי להעברת מצב קוונטי. עד כה, חוקרים השתמשו גם בכבלים קואקסיאליים וגם בסיבים אופטיים, ואפילו התנסו בשימוש ללא מדיום העברה כלל, כמו בניסוי האיים הקנריים בשנת 2012. האם האפשרות הטובה ביותר עשויה להיות פולסים של אור, או אולי גלי רדיו? האם טלפורטציה יכולה בכלל לעבוד רק בריק של החלל?

הסוד לתקשורת בין חלקיקים שזורים עשוי להיות טמון בפונקציית הגל ביניהם, חושבים חלק מהחוקרים. לחלקיקים כאלה יש פאזות בדיוק כמו גל דרך האוקיינוס, עם משרעת (אַמְפְּלִיטוּדָה), אורך גל ותדר.

אפקט מוזר עוד יותר של מידע קוונטי שזור שמדענים צריכים לעקוף הוא שכאשר המצב הקוונטי מוחל על חלקיק שזור, המצב הקוונטי של החלקיק המקורי נהרס באופן ספונטני. דייויס אומר ש"ההשפעה היא 'להקריס' את פונקציית הגל באופן בלתי הפיך לתוצאה ספציפית אחת" מתוך קבוצת הסתברויות. "ישנן תשובות רבות [לכיצד לפתור בעיה זו], אך אין הסכמה", הוא מוסיף.

האם זה יכול להיות שהעותק המקורי של מה שזה לא יהיה שהרגע העברתם נהרס בפועל? שאלה זו עדיין על השולחן, והיא הופכת את עניין הטלפורטציה של בני אדם לטעון בדילמות אתיות.

נכון לעכשיו, הגביע הקדוש של הטלפורטציה - שיגור בני אדם שלמים ממקום אחד למשנהו - עדיין אינו אפשרי. ישנם כ-27^10 אטומים בגוף האדם. כן. אוקטליון אטומים, פחות או יותר. כלומר בגופנו יש מספר של 27 אפסים של אטומים שכל אחד מהם מורכב מאלקטרונים, פרוטונים וניוטרונים. כל אחת מיחידות תת-אטומיות אלה מורכבת מחלקים קטנים יותר כמו קווארקים או מיואונים, ולכל אחת יש מצב קוונטי משלה. דמיינו את המספר העצום של מצבים קוונטיים שנצטרך לחשב כדי לשלוח את כל הישות הפיזית שלכם לנקודה ב' ולהרכיב אתכם מחדש בדיוק כפי שאתם קיימים בנקודה א'.

לפני שידענו למה מכניקת הקוונטים מסוגלת, רוב סופרי המדע הבדיוני של העידן האטומי הניחו שהחומר עצמו יתפרק, יועבר למקום כלשהו ויורכב מחדש. עם זאת, שזירה קוונטית הראתה לנו שאתם לא מעבירים את החומר עצמו - במקום זאת, אתם מעבירים מידע על הדבר הזה המאפיין מצב קוונטי, אומר דייויס.

וכפי שטענו מדענים רבים (כולל דייויס עצמו), מידע - לא חומר - צריך להגדיר חיים. האטומים שבתוככם זהים לאלה שבסלע או בכדור גומי - ההבדל היחיד הוא במספר ובסידור החלקיקים, שקובע כיצד הם פועלים כימית.

אם אי פעם נתגבר על המשוכה של כוח העיבוד - משהו שקפיצה בטכנולוגיית מחשוב קוונטי עשויה להשיג באופן מתקבל על הדעת - האם טלפורטציה שלכם עשויה להיות מעשה פשוט כמו סריקה קוונטית של הגוף שלכם ושליחתה, כמו קובץ במייל? עקרון אי הוודאות אוסר עלינו לדעת גם את המהירות וגם את המיקום של חלקיק בו זמנית, כך שלא משנה כמה בזהירות תסרקו את המצב הקוונטי של כל חלקיק בגוף שלכם, לעולם לא תגיעו לנאמנות של 100 אחוזים.

מה עשויות להיות שגיאות אות כאלה עבור העותק הקוונטי? אולי העצמי המטולפורט שלכם יגיע ליעדו ללא שריטה, אבל בפעם הבאה שתשבו לארוחת ערב תגלו שאתם פתאום אוהבים ברוקולי, למרות שפעם שנאתם אותו. לחלופין, האובדן בנאמנות של העצמי המטולפורט שלכם עשוי להיות חמור יותר - עד כדי קטסטרופה - במהלך שחזור הגוף שלכם.

גם אם נצליח להתמודד עם כל האתגרים הללו, עלינו לשקול שאלה פילוסופית: האם האטומים בגוף שלכם וכל המצבים הקוונטיים שלהם מהווים את הישות שאתם מחשיבים להיות, ובכן, אתם?

לפיזיקאי הניסיוני והתיאורטי ג'ון קלאוזר - שזכה יחד עם עמיתיו בפרס נובל לפיזיקה לשנת 2022 על עבודתם על שזירה קוונטית - יש נקודת מבט על שאלה זו שעשויה לגרום לכם לעצור.

"תארו לעצמכם שאומרים לכם שאם תיכנסו לקופסה הזו, כל אטום בגוף שלכם יתפרק, וישאיר את הגוף שלכם הרוס לחלוטין, ובכך יהרוג אתכם", אומר קלאוזר. "יתרה מכך, אומרים לכם שמאוחר יותר, העתק שלכם מתחיל להסתובב ומשתלט על חייכם כפי שהכרתם אותם פעם. האם תיכנסו לקופסה הזו? אני בהחלט לא הייתי נכנס!"